Construir carros elétricos mais baratos: consultores apontam 10 estratégias de design para reduzir os custos dos materiais

Foto: Seat (imagem simbólica)

Os veículos elétricos representam uma parcela cada vez maior da produção de carros novos, ao mesmo tempo em que os fabricantes enfrentam pressão devido aos altos custos de produção. Muitos fabricantes consolidados ainda produzem carros elétricos em quantidades menores do que os modelos híbridos ou a combustão, enquanto os incentivos financeiros diminuem e os compradores mais sensíveis aos preços ganham importância. No entanto, a demanda não cai: na maioria dos grandes mercados, as vendas continuam em ascensão, e, segundo os consultores da McKinsey, as baterias continuam representando até 35% do custo total dos veículos.

A análise mostra que, entre os diferentes modelos de carros elétricos, há uma variação nos custos de produção que vai de 20 a 50 por cento. Cerca de um terço dessas diferenças se deve a decisões relacionadas aos materiais e ao design, outro terço à eficiência dos processos, e o restante a fatores como subsídios ou custos de suprimentos mais baixos. Por meio de decisões técnicas bem direcionadas, espera-se reduzir os custos dos materiais em 10 a 25 por cento. De acordo com a empresa de consultoria, o que é fundamental são decisões precoces sobre tecnologias, requisitos, arquitetura, integração de sistemas e controle do desenvolvimento.

Um primeiro fator importante é a menor necessidade de energia, permitindo que baterias menores e mais econômicas sejam suficientes. Melhorias na aerodinâmica, no peso, na resistência ao rolamento, na arquitetura elétrica, no sistema de propulsão e no gerenciamento térmico podem aumentar a eficiência. Em um caminhão leve, segundo o estudo, um fabricante reduziu o tamanho da bateria em 13% e, ao mesmo tempo, aumentou a autonomia em quatro pontos percentuais em comparação com um modelo concorrente, o que resultou em custos de bateria cerca de 2000 dólares menores por veículo. Um projeto coerente dos componentes, focado no benefício real do cliente, também visa garantir que eles ofereçam apenas as funções e características de fato necessárias e valorizadas pelos clientes, evitando esforços desnecessários de material e construção.

A escolha da tecnologia e a integração do sistema como principais fatores de controle de custos

A escolha da tecnologia também determina os custos, a dependência de matérias-primas e a escalabilidade. A substituição de químicas de células de bateria ricas em níquel, como NMC (níquel-manganês-cobalto) ou NCA (níquel-cobalto-óxido de alumínio), por LFP (fosfato de lítio-ferro) pode gerar economias diretas de materiais de 750 a 1.500 dólares em veículos de 75 kWh, segundo o estudo. Em relação à eletrônica de potência e à topologia do motor, é necessário equilibrar custos, eficiência e dependências de materiais. Para um SUV de classe média, a análise indica economias de 400 a 1.000 dólares por veículo com uma combinação otimizada de módulo de potência, química da bateria e topologia do motor.

Outros fatores importantes estão na integração de sistemas, na agrupação de funções e em uma menor variedade de versões. Conversores, motores elétricos e transmissões podem ser combinados em unidades de propulsão integradas. Um gerenciamento térmico conjunto pode conectar a bateria, o interior do veículo, a unidade de propulsão e a eletrônica de potência, permitindo uma redução da capacidade da bateria em 1 a 1,5 kWh. Menos opções de equipamento podem economizar de 150 a 400 dólares por veículo, enquanto hardware compartilhado e ativação de funções por meio de software reduzem ainda mais a complexidade. Além disso, ao agrupar várias funções em componentes individuais, é possível evitar subsistemas. Os pacotes de baterias estruturais também podem assumir funções da estrutura do veículo.

Plataformas, padronização e eletrônica no foco

Plataformas flexíveis devem suportar vários tipos de propulsão e modelos de veículos, com uma maior proporção de componentes compartilhados. Ferramentas, componentes e processos logísticos utilizados em conjunto podem reduzir investimentos e simplificar a aquisição e a operação, enquanto novos derivados podem ser desenvolvidos em plataformas existentes em meses, e não em anos. Além disso, os fabricantes podem verificar as exigências técnicas previamente estabelecidas antes que elas se reflitam na hardware. De acordo com os autores dos estudos, um controle consistente das exigências pode economizar de 120 a 240 dólares por veículo, ainda antes mesmo que seja realizada uma nova concepção ou negociação com fornecedores.

Outra abordagem é uma padronização maior de componentes otimizados para os fornecedores, em vez de soluções próprias para cada programa de veículos. O objetivo é reutilizar menos componentes otimizados em várias plataformas e linhas de veículos, agregando assim o volume de produção. A arquitetura elétrica e eletrônica também oferece potencial: ela representa cerca de cinco a dez por cento do custo total da lista de peças. Arquiteturas baseadas em zonas podem reduzir a necessidade de cabos e cobre em até 30 por cento, diminuindo ao mesmo tempo o esforço de montagem.

A inteligência artificial generativa pode apoiar os processos de desenvolvimento, desde a identificação das necessidades dos clientes, passando pela especificação e design, até a validação. Ela é capaz de analisar mais variantes de design, examinar equilíbrios entre custos e desempenho e tornar visíveis mais cedo as possibilidades de otimização, mas não substitui o julgamento técnico dos engenheiros.

Os dez fatores-chave descritos pela McKinsey não são, segundo os consultores, exaustivos. Além disso, são mencionados, entre outros, a decisão entre produção própria e aquisição externa, a estratégia de plataforma e uma função de compras eficaz. A otimização direcionada dos custos do produto por meio do design é descrita como uma abordagem fundamental para reduzir custos, melhorar a eficiência e oferecer carros elétricos acessíveis em maior escala.

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Sobre o autor

Thomas Langenbucher é especialista em mobilidade elétrica, com experiência profissional na indústria automobilística e no setor financeiro. Desde 2011, ele escreve para o ecomento.de sobre carros elétricos, tecnologias sustentáveis e soluções de mobilidade. Saiba mais.

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